(57)【要約】【課題】  ＬＤとこのＬＤからの光出力をモニタする表面入射の受光素子とを同一基体上に搭載した低コストの光モジュールを実現すること。【解決手段】  プラットフォーム基板１３の主面には、ＬＤ１１および受光素子１２を駆動するための配線１４ａ〜ｃ、１５が形成されている。ＬＤ１１の裏面はプラットフォーム基板１３の所定の箇所に固定され、受光素子１２はこのＬＤ１１の端面から出射されるレーザ光をモニタできるようにＬＤ１１の端面の後方にその受光面を上にして配置されている。そして、受光素子１２の上部には、ＬＤ１１の端部から出射されたレーザ光を反射させて受光部へと光を導くための反射部１６が設けられており、ＬＤ１１および受光素子１２はボンディングワイヤ１７、１８により対応する駆動用配線１４ａ、１５と接続されて光モジュール化されている。【選択図】      図２
2005353923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光モジュール内に実装された発光素子と受光素子と、前記発光素子の出射光を反射して前記受光素子の受光面に導き、且つワイヤまたはリボンからなる部材で構成される反射部とを有することを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記受光素子の受光面は、その実装面と同方向であることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記受光素子の受光面が前記発光素子よりも低い位置に実装されることを特徴とする請求項１、２記載の光モジュール。
【請求項４】
前記発光素子の実装面と前記受光素子の実装面がなす角度は、１８０度未満であることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項５】
前記ワイヤまたはリボンの材料は、金属であることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項６】
前記反射部は、前記発光素子の発光部と前記受光素子の前記受光面上を結ぶ軸線に交差して配置されることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項７】
前記反射部は、前記受光素子上を通過して配置されることを特徴とする請求項６記載の光モジュール。
【請求項８】
前記反射部は、複数の前記ワイヤまたはリボンからなる部材で形成されることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項９】
前記反射部は、前記複数のワイヤまたはリボンが前記発光素子から遠ざかるに従って高さが小さくなることを特徴とする請求項８記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記反射部は、連続した円弧状をなすことを特徴とする請求項９記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記反射部は、頂点を有して屈曲する三角形状をなすことを特徴とする請求項９記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記反射部の少なくとも一部は、前記受光面に対して水平方向となることを特徴とする請求項９記載の光モジュール。
【請求項１３】
光モジュール内に発光素子と受光素子を実装する工程と、
ワイヤまたはリボンをボンディングすることで前記発光素子の出射光を反射して前記受光素子の受光面に導く反射部を形成する工程とを有することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光モジュールおよび光モジュールの製造方法に関し、より詳細には、端面出射のレーザダイオードとこのレーザダイオードからの光出力をモニタする表面入射の受光素子とを基体上に搭載した光モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
端面出射のレーザ素子（レーザダイオード：ＬＤ）とこのＬＤからの光出力をモニタする表面入射の受光素子とを基体上に搭載した従来の光モジュールにおいては、ＬＤの光出力など諸特性をモニタするための受光素子が表面入射であるために、ＬＤと発光素子とは異なるキャリアに搭載されていた。
【０００３】
図１は、従来の光モジュールの構成例を説明するための概略図で、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は断面図である。この図において、符号１０１は端面出射のＬＤ、符号１０８は表面入射の受光素子であり、ＬＤ１０１の裏面がプラットフォーム基板１０３上の配線１０４ａに固定され、主面に受光素子１０８を備えるチップキャリア１０２の側面が基板１０５上の配線１０４ｂに固定される。そして、これらプラットフォーム基板１０３に設けられた配線１０６ａとＬＤ１０１、および基板１０５に設けられた配線１０６ｂとチップキャリア１０２（発光素子１０８に接続される不図示の配線を備えている）を、ボンディングワイヤ１０７ａ、１０７ｂで接続することで光モジュール化されている。
【０００４】
すなわち、従来の光モジュールにおいては、先ず受光素子１０８をチップキャリア１０２上に実装（１回目の実装）しておき、受光素子１０８の受光面がＬＤ１０１の光出射面からのレーザ光を効率よく受光できるように配置し、この状態でチップキャリア１０２とプラットフォーム基板１０３を基板１０５上に実装（２回目の実装）するという複雑な工程が必要とされていた。また、プラットフォーム基板１０３およびチップキャリア１０２という複数の部材を必要とすることに加え、受光素子１０８の実装に２度の工程を要するためにその位置合わせを精度よく実行することが困難であるなどの問題点があった。
【０００５】
ところで、発光素子と受光素子とを基板上に実装してモジュール化した技術としては以下のようなものがある。特許文献１には、発光素子のマウント面と受光素子のマウント面とを平行に配置させ、発光素子の後方端面からマウント面と水平方向に発する光を反射して受光素子に導くための反射ミラーなどの反射光学部材を設けた光半導体装置が開示されており、このような構成とすることにより製造が容易化され低コストの光半導体装置が提供可能となるとされている。
【０００６】
また、特許文献２には、基板上に搭載された発光素子と受光素子を、発光素子から出射される光の波長に対して実質的に透明な樹脂で一体封止し、樹脂の表面であって発光素子の光軸よりずれた部分に発光素子から出射される光のうちの漏洩光を受光素子へ反射する反射手段を備える構成とした光モジュールが開示されており、この構成の光モジュールでは、発光素子の光軸よりずれた部分に設けられた反射手段により、発光素子から出射される光のうちの不要な漏洩光のみが受光素子へ反射されてモニタされる。
【０００７】
さらに、特許文献３に記載された光モジュールは、光ファイバ支持部の端部と隣接して配置される第１の素子搭載部とこの第１の素子搭載部と隣接して配置される第２の素子搭載部とを一主面上に有する基体と、第１の素子搭載部に搭載され光ファイバの一端面と対向して光ファイバと光学的に結合する第１の端面を有する発光素子と、光入射面を主面と対向して第２の素子搭載部に搭載された面受光型の受光素子とを備えており、発光素子からの出射光を受光素子の光入射面に導くための凹部を基体に設け、受光素子はその光入射面が凹部の一部を覆って搭載されている。このような凹部を備えることで発光素子と受光素子との結合効率を高めることができ、更に、光モジュールの小型化を図ることができるとされている。
【特許文献１】特開平５−１７５６１４号公報
【特許文献２】特開平１０−３２１９００号公報
【特許文献３】特開平１１−２３８９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されている光半導体装置では、発光素子の出射光を外部に取り出すための光学窓部を必要として構成部材数が増えることに加え、この光学窓部を設けるための特別な形状の筐体の加工も必要となる。また、特許文献２に記載されている光モジュールでは、表面出射の発光素子と表面入射の受光素子を実装するために、透明な樹脂で一体封止することが前提となりその構成の自由度が制約される。さらに、特許文献３に記載されている光モジュールでは、プラットフォーム基板に凹部を設けることとなるが、このためには、例えば、プラットフォームの材料としてシリコンを用いる場合には、エッチング溶液としてＫＯＨ溶液を使用した場合の面方位によるエッチング速度の違いを利用してエッチング速度の遅い（１１１）面を利用して凹部を形成するなどの工程が必要となる。このように従来の方法では、工程が煩雑となったり余分な構成部材を必要とするなどにより製造コストが高くなるといった問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製造工程数や構成部材数を増やすことなく簡便なプロセスにより、ＬＤとこのＬＤからの光出力をモニタする表面入射の受光素子とを同一基体上に搭載した低コストの光モジュールを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光モジュールであって、光モジュール内に実装された発光素子と受光素子と、前記発光素子の出射光を反射して前記受光素子の受光面に導き、且つワイヤまたはリボンからなる部材で構成される反射部とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光モジュールにおいて、前記受光素子の受光面は、その実装面と同方向であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１、２記載の光モジュールにおいて、前記受光素子の受光面が前記発光素子よりも低い位置に実装されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の光モジュールにおいて、前記発光素子の実装面と前記受光素子の実装面がなす角度は、１８０度未満であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１記載の光モジュールにおいて、前記ワイヤまたはリボンの材料は、金属であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１記載の光モジュールにおいて、前記反射部は、前記発光素子の発光部と前記受光素子の前記受光面上を結ぶ軸線に交差して配置されることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の光モジュールにおいて、前記反射部は、前記受光素子上を通過して配置されることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１記載の光モジュールにおいて、前記反射部は、複数の前記ワイヤまたはリボンからなる部材で形成されることを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項８記載の光モジュールにおいて、前記反射部は、前記複数のワイヤまたはリボンが前記発光素子から遠ざかるに従って高さが小さくなることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の光モジュールにおいて、前記反射部は、連続した円弧状をなすことを特徴とする。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、請求項９記載の光モジュールにおいて、前記反射部は、頂点を有して屈曲する三角形状をなすことを特徴とする。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、請求項９記載の光モジュールにおいて、前記反射部の少なくとも一部は、前記受光面に対して水平方向となることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、光モジュールの製造方法であって、光モジュール内に発光素子と受光素子を実装する工程と、
ワイヤまたはリボンをボンディングすることで前記発光素子の出射光を反射して前記受光素子の受光面に導く反射部を形成する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、受光素子の上部にＬＤの端部から出射されたレーザ光を反射させて受光部へと光を導くための反射部を設けることとしたので、製造工程数や構成部材数を増やすことなく簡便なプロセスにより、ＬＤとこのＬＤからの光出力をモニタする表面入射の受光素子とを基体上に搭載した低コストの光モジュールを実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
図２は、本発明の光モジュールの構成例を説明するための概略図で、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は断面図である。この図において、符号１１は端面出射のＬＤ、符号１２は表面入射の受光素子であり、符号１３はこれらのＬＤ１１および受光素子１２を実装するプラットフォーム基板である。プラットフォーム基板１３の主面には、ＬＤ１１および受光素子１２を駆動するための配線１４ａ〜ｃ、１５が形成されている。ＬＤ１１の裏面はプラットフォーム基板１３に設けられた配線１４ｂの所定の箇所に固定され、受光素子１２はこのＬＤ１１の端面から出射されるレーザ光をモニタできるようにＬＤ１１の端面の後方にその受光面を上にして配線１４ｃ上に配置されている。そして、受光素子１２の上部には、ＬＤ１１の端部から出射されたレーザ光を反射させて受光部へと光を導くための反射部１６が設けられており、ＬＤ１１および受光素子１２はボンディングワイヤ１７、１８により対応する駆動用配線１４ａおよび１５と接続されて光モジュール化されている。
【００２６】
反射部１６の形状は、レーザ光を反射させて受光素子１２の受光部に高い効率で光を導く形状であれば特別な制限はなく、ＬＤ１１の端面からのレーザ光の出射プロファイルや受光素子１２の受光部が設けられている位置やそのサイズなどにより異なるが、例えば、ひさし型やドーム型あるいは「くの字」型もしくは「コの字」型などとされる。ひさし型とは主として平板状の反射部形状を意味し、ドーム型とは連続的な曲線状の反射部形状を意味する。また、「くの字」型とは一箇所で屈曲した板状の反射部形状を意味し、「コの字」型とは二箇所で屈曲した板状の反射部形状を意味する。また、このような反射部１６は、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕなどの高い光反射率を有する金属を所望の形状に加工してプラットフォーム基板１３上に固定することのほか、例えば、上記金属製のリボンやワイヤをワイヤボンディング装置によりプラットフォーム基板１３上に固定することにより形成することも可能である。また、受光素子１２の全体に樹脂を所定形状で被覆させて反射部とするようにしてもよい。
【００２７】
以下に、実施例により、本発明の光モジュールが備える反射部の形状についてより具体的に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図３に示した本実施例の光モジュールは、反射部１６を「くの字」形状とした場合の例であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）はＬＤ側からみた場合の前面図、そして図３（ｃ）は図３（ａ）のＡ−Ｂ間の断面図である。
【００２９】
図３を参照するに、プラットフォーム基板１３上にはＬＤ１１および受光素子１２が所定の位置に配置されており、受光素子１２の上面（受光面）の上方には、受光素子１２の側面から「くの字」のように張り出した反射部１６が設けられている。この反射部１６は、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕなどの高い光反射率を有する金属をドーム形状に加工してプラットフォーム基板１３上に固定することのほか、上記金属製の複数のリボンやワイヤの一方端部をプラットフォーム基板１３上にワイヤボンディング装置により固定し反射部１６が受光素子１２の受光面前面を覆いＬＤ１１からのレーザ光が受光面に反射されるように「くの字」状に屈曲させ他方端部をワイヤボンディング装置によりプラットフォーム基板１３上に固して形成される。この形状は、頂点から屈曲している形状のため、発光素子からの出射光を受光素子の受光面に集光しやすい効果がある。
【実施例２】
【００３０】
図４に示した本実施例の光モジュールは、反射部１６を「コの字」形状とした場合の例であり、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）はＬＤ側からみた場合の前面図、そして図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ−Ｂ間の断面図である。
【００３１】
図４を参照するに、プラットフォーム基板１３上にはＬＤ１１および受光素子１２が所定の位置に配置されており、受光素子１２の上面（受光面）の上方には、受光素子１２の側面から「コの字」のように張り出した反射部１６が設けられている。この反射部１６は、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕなどの高い光反射率を有する金属を「コの字」形状に加工してプラットフォーム基板１３上に固定することのほか、上記金属製の複数のリボンやワイヤの一方端部をプラットフォーム基板１３上にワイヤボンディング装置により固定し反射部１６が受光素子１２の受光面前面を覆いＬＤ１１からのレーザ光が受光面に反射されるように「コの字」状に屈曲させ他方端部をワイヤボンディング装置によりプラットフォーム基板１３上に固して形成される。この形状は、例えば、図３の反射部の頂点が発光素子の発光面と受光素子の受光面を結ぶ軸線からズレて形成された場合には、受光面への出射光の集光が傾いてしまう可能性があるが、反射部の一部が軸線に対して水平方向および箱型形状のため、図３の場合で頂点がズレた場合に比べて、集光のバラつきが少ない。
【実施例３】
【００３２】
図５に示した本実施例の光モジュールは、反射部１６をドーム形状とした場合の例であり、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）はＬＤ側からみた場合の前面図、そして図５（ｃ）は図５（ａ）のＡ−Ｂ間の断面図である。
【００３３】
図５を参照するに、プラットフォーム基板１３上にはＬＤ１１および受光素子１２が所定の位置に配置されており、受光素子１２の上面（受光面）の上方には、受光素子１２の側面からドームのように張り出した反射部１６が設けられている。
【００３４】
この反射部１６は、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕなどの高い光反射率を有する金属をドーム形状に加工してプラットフォーム基板１３上に固定することのほか、上記金属製の複数のリボン（例えば、細線を縫い込んだ縫い箔などを含む）やワイヤの一方端部をプラットフォーム基板１３上にボンディング装置により固定し反射部１６が受光素子１２の受光面前面を覆いＬＤ１１からのレーザ光が受光面に反射されるようにドーム状に屈曲させ他方端部をワイヤボンディング装置によりプラットフォーム基板１３上に固定して形成される。この形状は、図３の場合と同様に、受光面に出射光を集光しやすい。
【実施例４】
【００３５】
図６に示した本実施例の光モジュールは、プラットフォーム基板１３上に予め準備しておいた金属製の反射部１６を固定させた例であり、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）はＬＤ側からみた場合の前面図、そして図６（ｃ）は横面図である。
【００３６】
プラットフォーム基板１３上にはＬＤ１１および受光素子１２が所定の位置に配置されており、受光素子１２の上面（受光面）の上方には、予め作製（例えば、プレス加工により作製）された金属製の反射部１６が受光素子１２の上面を覆うように設けられている。このような反射部１６は、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕなどの高い光反射率を有する金属を所望の形状に加工してプラットフォーム基板１３上に固定される。
【００３７】
なお、このような金属製の反射部１６の形状は適宜変更が可能であり、図６に示したようにプラットフォーム基板１３の側面に固定されて受光素子１２の上面を覆うように設けられる態様のほか、図７に示すように、プラットフォーム基板１３の主面に固定されて受光素子１２の上面を覆うように設けるようにしてもよい。なお、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）はＬＤ側からみた場合の前面図、そして図７（ｃ）は図７（ａ）のＡ−Ｂ間の断面図である。
【００３８】
これまで説明してきた本発明の光モジュールの実装用基板であるプラットフォーム基板１３の形状は、その主面（実装面）が水平面である場合のみならず、ＬＤ１１配置領域と受光素子１２配置領域とで段差を設けた面としたり、あるいはＬＤ１１配置領域と受光素子１２配置領域とが互いに傾斜している面としたりすることができる。
【００３９】
図８は、これらのプラットフォーム基板の主面形状例を説明するための図で、図８（ａ）は水平面、図８（ｂ）は段差面、そして図８（ｃ）は斜面とされている。図８（ａ）のように主面が水平面のプラットフォーム基板１３を用いる場合には基板に対する特別な加工は不要である。また、図８（ｂ）に示すような主面に段差を有するプラットフォーム基板１３を用いる場合または図８（ｃ）に示すような主面に傾斜を有するプラットフォーム基板１３を用いる場合は、プラットフォーム基板１３の所定領域をエッチングして所定の形状の主面とし、その上にＬＤ１１および受光素子１２を実装することになる。
【００４０】
図８（ａ）の場合には、受光素子端面部に入射された出射光は受光部に届かないが、図８（ｂ）の場合には、図８（ａ）において受光素子端面部に入射したＬＤからの出射光も反射部を介して受光部に導くことができる。図８（ｃ）の場合には、図８（ａ）よりも基板を傾斜させることで、さらにＬＤからの光出力をモニタすることができる。
【００４１】
これまで説明してきた構成の本発明の光モジュールでは、受光素子１２の受光部の位置をＬＤ１１からのレーザ光の出射方向に正確に合わせるための調整や、この位置調整に用いるための特別なキャリアも不要となり、光モジュールの製造工程が簡易化されて低コスト化を図ることが可能となる。なお、これらのプラットフォーム基板１３と上述した種々の形状の反射部１６との組み合わせは自由でありその組み合わせ方法に特に制限はないことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、製造工程数や構成部材数を増やすことなく簡便なプロセスにより、ＬＤとこのＬＤからの光出力をモニタする表面入射の受光素子とを基体上に搭載した低コストの光モジュールを実現する技術を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来の光モジュールの構成例を説明するための概略図で、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の光モジュールの構成例を説明するための概略図で、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の光モジュールが備えている「くの字」形状の反射部の例を説明するための図である。
【図４】本発明の光モジュールが備えている「コの字」形状の反射部の例を説明するための図である。
【図５】本発明の光モジュールが備えているドーム形状の反射部の例を説明するための図である。
【図６】予め準備しておいた金属製の反射部を固定させた光モジュールの例を説明するための図である。
【図７】予め準備しておいた金属製の反射部を固定させた光モジュールの第２の例を説明するための図である。
【図８】本発明の光モジュールが備えているプラットフォーム基板の形状例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１  ＬＤ
１２  受光素子
１３  プラットフォーム基板
１４ａ〜ｃ、１５  配線
１６  反射部
１７、１８  ボンディングワイヤ
【図１】
2005353923.tif 000003
【図２】
2005353923.tif 000004
【図３】
2005353923.tif 000005
【図４】
2005353923.tif 000006
【図５】
2005353923.tif 000007
【図６】
2005353923.tif 000008
【図７】
2005353923.tif 000009
【図８】
2005353923.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月19日(2005.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
図３を参照するに、プラットフォーム基板１３上にはＬＤ１１および受光素子１２が所定の位置に配置されており、受光素子１２の上面（受光面）の上方には、受光素子１２の側面から「くの字」のように張り出した反射部１６が設けられている。この反射部１６は、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕなどの高い光反射率を有する金属をドーム形状に加工してプラットフォーム基板１３上に固定することのほか、上記金属製の複数のリボンやワイヤの一方端部をプラットフォーム基板１３上にワイヤボンディング装置により固定し反射部１６が受光素子１２の受光面前面を覆いＬＤ１１からのレーザ光が受光面に反射されるように「くの字」状に屈曲させ他方端部をワイヤボンディング装置によりプラットフォーム基板１３上に固定して形成される。この形状は、頂点から屈曲している形状のため、発光素子からの出射光を受光素子の受光面に集光しやすい効果がある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図４を参照するに、プラットフォーム基板１３上にはＬＤ１１および受光素子１２が所定の位置に配置されており、受光素子１２の上面（受光面）の上方には、受光素子１２の側面から「コの字」のように張り出した反射部１６が設けられている。この反射部１６は、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕなどの高い光反射率を有する金属を「コの字」形状に加工してプラットフォーム基板１３上に固定することのほか、上記金属製の複数のリボンやワイヤの一方端部をプラットフォーム基板１３上にワイヤボンディング装置により固定し反射部１６が受光素子１２の受光面前面を覆いＬＤ１１からのレーザ光が受光面に反射されるように「コの字」状に屈曲させ他方端部をワイヤボンディング装置によりプラットフォーム基板１３上に固定して形成される。この形状は、例えば、図３の反射部の頂点が発光素子の発光面と受光素子の受光面を結ぶ軸線からズレて形成された場合には、受光面への出射光の集光が傾いてしまう可能性があるが、反射部の一部が軸線に対して水平方向および箱型形状のため、図３の場合で頂点がズレた場合に比べて、集光のバラつきが少ない。